2.8. Влияние температуры и давления на

положение равновесия

2.8.1. Влияние температуры на положение равновесия

Выяснить влияние температуры на положение равновесия (величину константы равновесия) можно, решая совместно уравнение изотермы Вант-Гоффа

и уравнение Гиббса-Гельмгольца

Продифференцируем уравнение изотермы по температуре как по неза-висимой переменной, считая объем постоянным.

Умножим на Т

Заменим работой А и в полученное выражение подставим зна-чение работы из уравнения Гиббса-Гельмгольца. После необходимых со-кращений получим

Разделим на RT²

В зависимости от условий, в которых протекает реакция, мож­но полу-чить уравнения изохоры или изобары реакции Вант-Гоффа:

а) для изохорного процесса

— уравнение изохоры (2.30)

б) для изобарного процесса .

— уравнение изобары (2.31)

Из уравнения изобары реакции Вант-Гоффа можно сделать вывод о влиянии температуры на положение равновесия, для чего рассмотрим примеры.

1. Выполняется процесс атомно-водородной сварки

Процесс эндотермический, так как диссоциация молекулярного водо-рода сопровождается поглощением теплоты, т. е. Следовательно,

Константа равновесия реакции равна

С повышением температуры логарифм константы равновесия или просто константа равновесия растет, т. е. с повышением температу­ры реакция сме-щается в сторону увеличения концентрации или парциальных давлений конечных продуктов.

2. Получение углекислого газа на углекислотной станции ОАО Рост-сельмаш из отходящих дымовых газов ТЭЦ.

Реакция образования углекислого газа экзотермическая, так как сопро-вождается выделением теплоты, т. е. Следовательно,

Константа равновесия реакции равна

В этом случае с повышением температуры логарифм константы равно-весия или просто константа равновесия уменьшается, т. е. с повышением температуры реакция смещается в сторону увеличения концентрации или парциальных давлений начальных продуктов.

2.8.2. Влияние давления на положение равновесия

Если реакция протекает без изменения числа молекул, то дав­ление не влияет на положение равновесия. Если реакция протекает с изменением числа молекул, то давление влияет на положение равновесия. При этом на-блюдаются следующие закономерности:

а) при увеличении давления исходных продуктов равновесие сме­щается в сторону уменьшения числа молекул;

б) при уменьшении давления исходных продуктов равновесие сме­щается в сторону увеличения числа молекул.

Все сказанное о влиянии температуры и давления на положение равно-весия обобщается принципом JIe-Шателье — Брауна: всякая система нахо-дится в равновесии и при внешнем воздействии стремится перейти в состо-яние, при котором это воздействие ослабляется.

Поскольку процессы сварки обычно протекают в условиях посто­янства давления, то наибольшее влияние на смещение равновесия оказывает тем-пература.